PCの総合速度

前置き

PCに限らず、スマホなどでも次の５つの項目の性能で速度が総合的に決定されます。

・CPUのクロック周波数
・CPUのコア数
・内臓メモリの容量
・ソフトの性能
・その他

尚、本ブログは「ソフトの性能」がテーマになりますので、他の項目の詳細は他のサイトを参照してください。

CPUのクロック周波数

一般的にPCの速度の目安として、これが注目されます。
CPU速度＝１GＨｚとか２ＧＨｚとか商品に記載されていますね。
（ＣＰＵの世代も関係しますが、ここでは触れないことにします。テーマから外れていってしまうので）

でも、１GＨｚってどのくらいの速度？と思われる方もいらっしゃるのではないでしょうか。
簡単に言うと、１Ｈｚの性能のＣＰＵは１秒間に１回の処理能力を持ちます。
１ＫＨｚだと１０００回／秒、１ＭＨｚだと１００万回／秒、１ＧＨｚだと１０億回／秒になります。

処理能力ってなあに？といえば、発信するクロックのことなのですが、詳細は他サイトに譲ります。

新発売のＰＣやスマホのCPU速度が、２倍とかになれば「すご～い」と思いますね。でも、２倍は２倍なのです。
「すご～い」と思うのは体感速度で、これが２倍以上の操作の快適さを与えてくれるのです。
（でも、体感速度は大切です。いらいらしなくて済みますもんね）

CPUのコア数

２００６年ころから１つのＣＰＵに複数のコアが搭載されるモデルが出始めたようです。
それまでは、１つのＣＰＵには１つのコアだけが搭載されていました。

当時コアってなあに？と考えたとき、１つのＰＣに複数のＣＰＵが搭載されたと考えました。
おそらく、そう考えても大差ないと思うので、今でもそう思っています。

２つのコアでデュアル、４つのコアでクアッドというようです。
では、ＰＣの速度は、コアの数だけ速くなるのかというと、必ずしもそうではありません。

コアの数が増えれば増えるほど、コア間の協調性が重要になってきます。

内臓メモリの容量

内臓メモリまたはメインメモリや実装メモリと呼ばれるメモリはＣＰＵと直結しているメモリです。
（スマホだと１ＧＢか２ＧＢ、ＰＣだと４ＧＢか８ＧＢくらいが標準でしょうか？）
かたや、ストレージと呼ばれるメモリ（ＵＳＢメモリなど）は、ハードディスクなどと同じ種類で、直接PCの速度に影響を与えません。

何故、内臓メモリが直接PCの速度に影響を与えるかというと、ＯＳが仮想メモリという技術を採用しているからです。

ＣＰＵからみて内臓メモリは物理的なメモリ空間です。
仮想メモリは内臓メモリより大きな空間を提供できます。
その大きい空間はハードディスクに構成されます。

大きなメモリ空間を必要とするソフト（アプリ）をたくさん同時に実行すると、内臓メモリ空間で足りなくなった空間をハードディスクに退避させるのです。
この退避はＯＳが自動的にやってくれるので、ユーザは気に掛ける必要はありませんが、この内臓メモリ空間⇔仮想メモリ空間（ハードディスク）のやりとりが頻発するとＰＣは動かないと同じ状態になることがあります。
さらに、設定してある仮想メモリ空間（ハードディスク）のサイズを超えてソフト（アプリ）を実行するとＯＳから「仮想メモリを増やしてください」と警告されます。

その他

本来なら、ソフトの性能の順番ですが、「ソフトの性能」はこの記事のメインテーマなので後回しにしたいと思います。

その他は、デバイスの数だけ考えられますが、ここでは通信だけに絞って考えたいと思います。
現代では、インターネットに接続しているＰＣ（スマホ）がほとんどといっていいくらい多いのではないでしょうか。

インターネットに接続するためには、なんらかの回線が必要になります。
そして、回線には規格が存在します。
ただし、規格は多くの場合最大通信速度を示しています。

わたしの例をあげたいと思います。
わたしは次の３つの回線を利用しています。

・固定電話の光回線
基地局から遠く離れた田舎に住んでいるので劣化した回線しか使えず、わたしの持つ回線の中で最も遅い回線です。
時として、接続できません。
ただし、通信量の制限はありません。

・Ｗｉｍａｘ
ＡＵのルータを使用し、最も速い回線です。
ただし、月に１２ＧＢという通信量の制限があります。
このルータだけだと１０日～１５日でパンクしてしまいます。
さらに、電波の届かない山奥などに行くと使えません。

・タブレットのモバイルデータ通信
ＡＵの通常通信で４Ｇ規格を使用しています。
ただし、月に７ＧＢという通信量の制限があります。
さらに、ＰＣには使えません。

これらを組み合わせながらＰＣなどを操作しています。

つまり、インターネットを使うなら回線の速度とPCの速度のバランスが必要になるということです。
ＰＣの速度は遅い方に引っ張られます。

ソフトの性能

今までは、ハードについて述べてきました。
ハードの性能は数倍～数十倍というオーダーで性能が決定されますが、ソフトは何倍という性能比では評価できません。

最も安直な例を１つあげます。
複数個のリスト項目から１つの項目を検索するときを考えます。

複数個をＮ個とし１番目のリスト項目から順に目的の項目を検索していくと、運がよければ１回の照会で済みますが、運が悪ければ最後まで照会しなければなりません。

そこで、２分探索という手法（アルゴリズム）を用いると、ＬｏｇＮ（低は２）回の照会で検索できるようになります。
このＬｏｇを対数と呼びます。
（対数の例として、Ｎ＝２の８乗＝２５６のとき、８回（８乗なので）の照会で目的の項目が検索できます）

このようにソフトが用いるアルゴリズムによってＰＣの速度は、ハードと桁外れに違ってきます。
ただし、現代の多くのソフトはアルゴリズムの優劣をハードによって吸収するのであまり気にならないかもしれません。

ただ、確信的な想像なのですが、Ｇｏｏｇｌｅなどの検索エンジンで用いるアルゴリズムは絶対的な社外秘になっていると思います。
強烈なアルゴリズムを用いているのではないでしょうか。

また、本ブログ（ホームページもですが）のメインテーマは、（計算複雑性理論）計算量理論の１つとなる巡回セールスマン問題の解法の１つを完成に導くことです。

今後、アルゴリズムの考え方やアルゴリズムそのものを投稿していきたいと思っています。